一种吸附式制冷系统的制作方法

本实用新型属于吸附制冷技术领域，具体涉及一种吸附式制冷系统。

背景技术：

中国政府表示，争取到2020年，中国的单位国内生产总值二氧化碳排放(碳排放强度)比2005年显著下降。按照《国家能源“十三五”规划》，中国非化石能源占比将从2015年的12％提高到2020年的15％，增长3个百分点。同时，“十三五”时期单位GDP能源消耗累计降低15％。所以，如何有效地利用非化石能源，以及提高工业界的能耗，已成为实现十三五目标必须掌握的关键技术。其中，吸附制冷技术是一种被认为非常有潜力的低品位能源利用技术。吸附式制冷可以由太阳能或低品位的工业废热驱动，其使用的制冷剂为水或氨等介质，没有温室气体排放的问题。然而，现阶段的吸附制冷技术依然存在以下一些技术难题：1)吸附式制冷系统结构复杂，使得系统的成本以及占用空间面积较大，影响到其进一步推广；2)吸附式制冷系统气密性较差，导致系统真空度不足，系统性能下降严重；3)吸附式制冷系统外部管路复杂，冷热水相互交叉，安装维护困难，使得系统安装、维护成本较高，影响到其进一步推广。

目前，现有的吸附式制冷系统核心部件包括吸附床、蒸发器和冷凝器，这三个主要部件一般分别安装在不同箱体中，箱体之间通过蝶阀等部件进行连接，通过控制不同蝶阀的开关状态来控制蒸发器、冷凝器、吸附床之间的通断和压力，以保障吸附式制冷系统正常运行。这种结构导致现有的吸附式制冷系统存在气密性较差、系统结构复杂、加工制造成本较高和体积较大等缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的提供一种连接方式简单，运行方便的吸附式制冷系统。

为实现上述目的，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

一种吸附式制冷系统，包括：

制冷箱，所述制冷箱包括用于盛放制冷剂的箱体、吸附床、冷凝器和蒸发器，所述吸附床设在所述箱体内的一侧，所述冷凝器和所述蒸发器设在所述箱体内的另一侧，所述冷凝器设在所述箱体的上部；

第一水箱，用于为所述吸附床提供热水；

第二水箱，用于为所述吸附床和所述冷凝器提供冷水；

第三水箱，与蒸发器连通，用于为外界提供低温。

进一步地，所述制冷箱还包括隔热板，所述隔热板设于所述吸附床和所述蒸发器之间。

进一步地，所述隔热板与所述箱体的侧壁围成一个用于盛放液态的制冷剂的水槽，所述蒸发器设置所述水槽内。

进一步地，在所述隔热板上对应所述冷凝器的位置设有通气孔，并且所述通气孔最低位置的高度超过所述冷凝器的底部。

进一步地，共包括两个所述制冷箱，分别为第一制冷箱和第二制冷箱；

每个制冷箱的吸附床均通过若干管路分别可选择地与第一水箱或第二水箱循环地连通；

每个制冷箱的冷凝器均通过若干管路可选择地与第二水箱循环地连通；

每个制冷箱的蒸发器均通过若干管路可选择地与第三水箱可循环地连通。

进一步地，所述第一制冷箱的水槽与所述第二制冷箱的水槽通过一个第一管路连通，以交换两个所述水槽内的制冷剂；所述第一管路设有节流阀。

进一步地，每个制冷箱的水槽内均设有用于与所述第一管路连接的连接部，所述第一管路的两端分别与对应的连接部连通；

所述连接部为中空管，其一端与所述第一管路连通，另一端封闭，其侧壁设有若干内径大小不同的支管。

进一步地，所述第一制冷箱的吸附床与所述第二制冷箱的吸附床通过管路可循环地连通，以交换两个所述吸附床内的水。

进一步地，还包括控制器、若干设于管路的水泵和电磁阀，所述控制器控制水泵的启停和电磁阀的通断，以实现所述两个水槽之间制冷剂的交换、两个吸附床之间水的交换以及两个制冷箱交替进行吸附和脱附过程；

还包括若干用于向所述控制器发送温度信号的温度传感器和用于向所述控制器发送压力信号的压力传感器，当温度信号或压力信号超过阈值时，所述控制器作出判断并控制水泵的启停和电磁阀的通断。

进一步地，所述箱体的外壁包覆保温棉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的制冷剂的蒸发和凝结过程均在箱体内进行，吸附床、冷凝器和蒸发器不需要管道连接即可完成制冷剂的在这三个部件之间的传递工作，因而其具备良好的气密性，同时简化了系统的结构，降低了加工制造成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型所述制冷箱的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种吸附式制冷系统的结构示意图；

图3是本实用新型所述连接部的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的一种吸附式制冷系统，包括制冷箱100，制冷箱100包括箱体101、吸附床102、冷凝器103和蒸发器104。吸附床102设在箱体101内的一侧，冷凝器103和蒸发器104设在箱体101内的另一侧，并且冷凝器103设在箱体101的上部，同时，箱体101内盛放制冷剂。该制冷箱100的工作过程为，液态的制冷剂吸收蒸发器104中的热量变为气态，气态的制冷剂被吸附床102吸附，吸附床102受热再次析出气态的制冷剂，气态的制冷剂被冷凝器103凝结为液态，液态的制冷剂直接滴落至蒸发器104，完成一个制冷过程的循环。本实用新型的制冷剂的蒸发和凝结过程均在箱体101内进行，吸附床102、冷凝器103和蒸发器104不需要管道连接即可完成制冷剂的在这三个部件之间的传递工作。如图2所示，本实用新型还包括第一水箱3、第二水箱4和第三水箱5。第一水箱3用于为吸附床102提供热水，其中，第一水箱3为吸附床102提供热水时，吸附床102进行脱附过程析出气态的制冷剂；第二水箱4用于为吸附床102和冷凝器103提供冷水，其中，第二水箱4为吸附床102提供冷水时，吸附床102可以吸附气态的制冷剂，第二水箱4为冷凝器103提供冷水时，冷凝器103可以将气态的制冷剂凝结为液态；第三水箱5与蒸发器104连通，第三水箱5中的水在流经蒸发器104时，热量被制冷剂吸收，从而使得第三水箱5可以为外界提供低温。

优选地，如图1所示，制冷箱100还包括隔热板106，隔热板106设于吸附床102和蒸发器104之间，将箱体101分隔为两个空间，吸附床102在隔热板106的一侧，冷凝器103和蒸发器104在隔热板106的另一侧。更优选地，隔热板106与箱体101的侧壁围成水槽105，水槽105用于盛放液态的制冷剂，水槽105将液态的制冷剂限定在槽内，同时，蒸发器104优选地在设置水槽105内，直接与液态的制冷剂接触。

优选地，在隔热板106上对应冷凝器103的位置设有通气孔108,吸收蒸发器104的热量变为气态的制冷剂，经由通气孔108被吸附床102吸附，同时，当气态的制冷剂被冷凝器103凝结成液态时，液态的制冷剂可以直接在冷凝器103的底部滴落至蒸发器104，通气孔108最低位置的高度超过冷凝器103的底部，此时，隔热板106可以防止冷凝器103底部的液态的制冷剂滴落到水槽105外部。另外，由于通气孔108设置的位置较高，水槽105内液态的制冷剂不会经由通气孔流出水槽105。隔热板106可以采用空心碳钢隔板，其中间填放隔热材料，也可以采用具有隔热性能的陶瓷板，隔热板106可以起到隔热的作用。由于制冷箱100内的吸附床进行脱附过程时，箱体内的压力较大；进行吸附过程时，箱体101内的压力较小，箱体101受大气压的挤压，此时，隔热板106与箱体101的内壁连接，可以起到加固和支撑箱体101的作用。

优选地，如图2所示，本实用新型的一种吸附式制冷系统共包括两个制冷箱100，分别为第一制冷箱1和第二制冷箱2,第一制冷箱1包括第一箱体11、第一吸附床12、第一冷凝器13、第一蒸发器14、第一水槽15和第一隔热板16，第一隔热板16设有第一通气孔18，第二制冷箱2包括第二箱体21、第二吸附床22、第二冷凝器23、第二蒸发器24、第二水槽25和第二隔热板26，第二隔热板26设有第二通气孔28。两个制冷箱中的吸附床交替地进行吸附和脱附的过程，具体地，第一制冷箱1的第一吸附床12进行吸附过程时，第二制冷箱2的第二吸附床22进行脱附过程；第一制冷箱1的第一吸附床12进行脱附过程时，第二制冷箱2的第二吸附床22进行吸附过程。每个制冷箱的吸附床均通过若干管路分别可选择地与第一水箱3或第二水箱4循环地连通，换言之，每个制冷箱的吸附床既可以选择与第一水箱3循环地连通，也可以选择与第二水箱4循环地连通；每个制冷箱的冷凝器均通过若干管路可选择地与第二水箱4循环地连通；每个制冷箱的蒸发器均通过若干管路可选择地与第三水箱5可循环地连通。

优选地，如图2所示，第一制冷箱1的第一水槽15与第二制冷箱2的第二水槽25通过一个第一管路7连通，以交换两个水槽内的制冷剂，第一管路7设有节流阀71，节流阀71可以降低流经其的制冷剂的温度，同时可以控制制冷剂的流量和流速。

优选地，如图1所示，每个制冷箱100的水槽105内均设有用于与第一管路7连接的连接部107，第一管路7的两端分别与对应的连接部107连通。其中，如图3所示，连接部107为中空管，其一端与第一管路7连通，另一端封闭，其侧壁设有若干内径大小不同的支管，制冷剂由若干支管流出时，由于各个支管的内径不同，因此每个支管流出的制冷剂的流速和流量也不相同，此时水槽105内的制冷剂即可形成漩涡，加速制冷剂的混合。具体地，如图2所示，第一箱体11内设有第一连接部17，第二箱体21内设有第二连接部27，第一管路7分别于第一连接部17和第二连接部27连通。

第一吸附床12需要由脱附过程转换为吸附过程时，第一水槽15内的制冷剂温度较高，本实用新型中，此时第一水槽15内的制冷剂的温度一般为28℃左右，较高温度的制冷剂对第一蒸发器14的吸热效果并不好，而此时第二吸附床22需要由吸附过程转换为脱附过程，第二水槽25内的制冷剂温度较低，如果将第一水槽15和第二水槽25内的制冷剂进行交换，即可保证第一吸附床12在进行吸附过程时，第一水槽15内的制冷剂温度较低，从而更高效地吸收第一蒸发器14的热量。实现两个水槽内制冷剂交换的原理是：制冷箱内的吸附床进行吸附过程时，箱体内的压力较小，在本实用新型中，此时箱体内的压力为1500pa，制冷箱内的吸附床进行脱附过程时，箱体内的压力较大，在本实用新型中，此时箱体内的压力为9500pa；因此，当第一吸附床12需要由脱附过程转换为吸附过程时，而第二吸附床22需要由吸附过程转换为脱附过程，第一箱体11内的压力大于第二箱体21内的压力，第二水槽25中的制冷剂即可通过第一管路7流入第一水槽15。当第二吸附床22需要由脱附过程转换为吸附过程，第一吸附床12需要由吸附过程转换为脱附过程时，上述过程反向进行。

优选地，第一制冷箱1的第一吸附床12与第二制冷箱2的吸附床22通过管路可循环地连通，以交换两个吸附床内的水。具体地，当第一吸附床12需要由脱附过程转换为吸附过程时，第一吸附床12内的水的温度较高，而第一吸附床12在进行吸附过程时，需要其内部的水的温度较低；第二吸附床22需要由吸附过程转换为脱附过程时，第二吸附床22内的水的温度较低，而第二吸附床22在进行脱附过程时，需要其内部的水的温度较高，因此，在这一时刻将第一吸附床12和第二吸附床22中的水进行交换，将第一吸附床12预冷，为其吸附过程做准备，将第二吸附床22预热，为其脱附过程做准备。

优选地，箱体101的外壁包覆保温棉。其目的在于：1、防止箱体101与外界发生热量交换，从而导致箱体101内的冷量流失；2、防止在解析过程中，气态的制冷剂在远离水槽105的箱体101的侧壁凝结成液态的制冷剂，这部分液态的制冷剂无法正常流入水槽105，因此，在吸附过程中，这部分液态的制冷剂无法吸收蒸发器104的热量，其产生的是无效的制冷量。

优选地，还包括控制器、若干设于管路的水泵和电磁阀，控制器控制水泵的启停和电磁阀的通断，通过不同位置的电磁阀的通断，实现不同的部件之间的连通，从而实现两个水槽之间制冷剂的交换、两个吸附床之间水的交换以及两个制冷箱交替进行吸附和脱附过程。本实用新型所述的一种吸附式制冷系统包括五个工作过程，控制器可以控制每个过程的工作时间，使五个过程循环有序地进行，本实用新型的具体工作过程如下：

第一过程：第一吸附床12与第二水箱4连通，使第一吸附床12内通冷水，第一蒸发器14与第三水箱5连通，此时，第一水槽15内的制冷剂吸收第一蒸发器14的热量变为气态的制冷剂，第一吸附床12吸附气态制冷剂；第二吸附床22与第一水箱3连通，使第二吸附床22内通热水，第二冷凝器23与第二水箱4连通，使第二冷凝器23内通冷水，此时，第二吸附床22进行脱附过程析出其内部的气态的制冷剂，第二冷凝器23将气态的制冷剂凝结为液态的制冷剂，液态的制冷剂滴落至第二水槽25；

第二过程：在第一过程进行到其预设时间时，启动第二过程，此时第一过程和第二过程同时进行；第二过程具体为，连通第一水槽15和第二水槽25，第二水槽25内的制冷剂流至第一水槽15，第一水槽15内的制冷剂逐渐升温；第二过程进行到其预设时间时，第一过程和第二过程同时结束；

第三过程：连通第一吸附床12和第二吸附床22，使二者内部的水进行交换，为第一吸附床12预热，第二吸附床22预冷；

第四过程：该过程包括两个同时进行的A步骤和B步骤；

A步骤为，第二吸附床22与第二水箱4连通，使第二吸附床22内通冷水，第二蒸发器24与第三水箱5连通，此时，第二水槽25内的制冷剂吸收第二蒸发器24的热量变为气态的制冷剂，第二吸附床22吸附气态制冷剂；第一吸附床12与第一水箱3连通，使第一吸附床12内通热水，第一冷凝器13与第二水箱4连通，使第一冷凝器13内通冷水，此时，第一吸附床12进行脱附过程析出其内部的气态的制冷剂，第一冷凝器13将气态的制冷剂凝结为液态的制冷剂，液态的制冷剂滴落至第一水槽15；

B步骤为，连通第一水槽15和第二水槽25，第一水槽15内的制冷剂流至第二水槽25，第一水槽15为第二水槽25提供温度较低的制冷剂；

B步骤先于A步骤结束；

第五过程：B步骤结束后A步骤继续进行，在A步骤进行到其预设时间时，启动第五过程，此时A步骤和第五过程同时进行；第五过程具体为，连通第一水槽15和第二水槽25，第一水槽15内的制冷剂流至第二水槽25，第二水槽25内的制冷剂逐渐升温；A步骤进行到其预设时间时，A步骤和第五过程同时结束；

之后再进行第一过程，上述五个过程循环进行。

优选地，本实用新型还包括若干用于向控制器发送温度信号的温度传感器和用于向控制器发送压力信号的压力传感器，当温度信号或压力信号超过阈值时，控制器作出判断并控制水泵的启停和电磁阀的通断。例如，在本实施例中，设在箱体101内的温度传感器检测到箱体101内的温度值在2-3℃时，控制器即停止系统运行，防止蒸发器104结冰造成系统损坏。

本实施例所述一种吸附式制冷系统的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。